(57)【要約】【要  約】【課  題】  連続鋳造で柱状晶の成長を抑制し、等軸晶からなる鋳片を製造するにあたって、鋳造速度や溶鋼過熱度等の操業条件が変動しても、等軸晶を安定して生成させることができる連続鋳造方法を提供する。【解決手段】  鋳型の下方の２次冷却帯に電磁攪拌装置を設けて、未凝固溶鋼を電磁攪拌しつつ連続鋳造を行なう鋼の連続鋳造方法において、２次冷却帯にある鋳片に、衝突圧力Ｐ’が  Ｐ’≧3.92Ｎ／cm2   を満足する冷却ノズルを用いて冷却水を吹き付けつつ、電磁攪拌を行なう。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型の下方の２次冷却帯に電磁攪拌装置を設けて、未凝固溶鋼を電磁攪拌しつつ連続鋳造を行なう鋼の連続鋳造方法において、前記２次冷却帯にある鋳片に、衝突圧力Ｐ’が下記の (1)式を満足する冷却ノズルを用いて冷却水を吹き付けつつ、電磁攪拌を行なうことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
Ｐ’≧3.92Ｎ／cm2                             ・・・ (1)
【請求項２】
前記電磁攪拌装置の上端から前記 (1)式を満足する冷却ノズルを設置する範囲の上端までの距離Ｌ（ｍ）が下記の (2)式を満足することを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
Ｌ≦２                                       ・・・ (2)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の凝固組織は最終製品の特性や材質に影響を及ぼすため、凝固組織を制御する必要がある。特に近年、ステンレス鋼板，電磁鋼板におけるリジングの防止の要求が高まっている。リジングと呼ばれる現象は、鋼板に引張変形や深絞り加工を施すと、鋼板の圧延方向に凹凸を有する縞模様が現われる現象であり、ステンレス鋼板の外観を損なうばかりでなく、電磁鋼板の電磁特性の劣化を引き起こす原因になる。リジングは凝固組織と密接に関連する現象であり、柱状晶が成長し柱状晶組織が発達した鋳片から製造した鋼板で、リジングが顕著に発生することが知られてる。
【０００３】
そこで、鋳片を製造する連続鋳造の操業においては、柱状晶の成長の抑制を目的として、鋳片内部の凝固していない溶鋼（以下、未凝固溶鋼という）が冷却されて凝固する過程で未凝固溶鋼を攪拌し、等軸晶を強制的に生成させている。このような未凝固溶鋼の攪拌には電磁攪拌装置が広く使用されている。電磁攪拌は、連続鋳造機の鋳型下方の２次冷却帯に電磁攪拌装置を設置し、その電磁力で未凝固溶鋼を攪拌することによって柱状晶の成長を抑制して、等軸晶を生成させる技術である。
【０００４】
また、等軸晶の生成は、タンディッシュ内の溶鋼過熱度が小さいほど促進される。したがって、溶鋼過熱度を小さく制限（たとえば20℃以下）して連続鋳造を行なうことによって、等軸晶を優先的に生成させる技術も、未凝固溶鋼の電磁攪拌と同様に、柱状晶の成長を抑制するのに有効である。
【０００５】
連続鋳造で製造された鋳片を等軸晶組織とするために、電磁攪拌や溶鋼過熱度制御の技術に加えて、他の技術を併用する試みもなされている。たとえば特開昭57-75275号公報には、鋳型内溶鋼に鋼線等の冷却材を添加しながら鋳型内溶鋼を電磁攪拌し、鋳片軸心部に等軸晶を生成させ、品質の優れた鋳片を得る方法が開示されている。
【０００６】
また、超音波を使用して、鋳片の凝固殻（いわゆる凝固シェル）を振動させる技術も種々検討されている。たとえば特開昭52-62130号公報には、内部に未凝固部分を有する連続鋳造鋳片において、凝固シェルの外面に超音波伝達体を加圧接触させ、超音波送信機から発振した超音波を超音波伝達体に導入し、次いで超音波伝達体から凝固シェルに超音波を伝達し、超音波伝達体を少なくとも凝固シェルの外面に接触させる以前に冷却して接触させる方法が開示されている。
【０００７】
特開昭64-83350号公報には、外側に凝固殻を形成し内部に未凝固域を含む鋳片を２次冷却帯で振動させながら連続鋳造するにあたって、２次冷却帯の鋳片に磁場を形成するとともに、鋳片に 100〜1000Hzの交流電流を通電する方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、これらの技術はいずれも、鋳造速度や溶鋼過熱度が変動すると、等軸晶が十分に生成せず、柱状晶が大きく成長するのは避けられない。溶鋼過熱度の制御や凝固シェルの超音波振動を行なう場合は、複雑で大規模な設備が必要であり、メンテナンスの負荷が増大するのは避けられない。
【特許文献１】特開昭57-75275号公報
【特許文献２】特開昭52-62130号公報
【特許文献３】特開昭64-83350号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、連続鋳造で柱状晶の成長を抑制し、等軸晶からなる鋳片を製造するにあたって、鋳造速度や溶鋼過熱度等の操業条件が変動しても、等軸晶を安定して生成させることができ、しかも簡便な手段で等軸晶を生成させることができる連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、鋳型の下方の２次冷却帯に電磁攪拌装置を設けて、未凝固溶鋼を電磁攪拌しつつ連続鋳造を行なう鋼の連続鋳造方法において、２次冷却帯にある鋳片に、衝突圧力Ｐ’が下記の (1)式を満足する冷却ノズルを用いて冷却水を吹き付けつつ、電磁攪拌を行なう鋼の連続鋳造方法である。
【００１１】
Ｐ’≧3.92Ｎ／cm2                             ・・・ (1)
本発明の連続鋳造方法においては、電磁攪拌装置の上端から (1)式を満足する冷却ノズルを設置する範囲の上端までの距離Ｌ（ｍ）が下記の (2)式を満足することが好ましい。
【００１２】
Ｌ≦２                                       ・・・ (2)
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鋳造速度や溶鋼過熱度等が変動した場合でも、鋳片に等軸晶を安定して生成させることができるので、その鋳片を用いて高品質のステンレス鋼板や電磁鋼板を歩留り良く製造できる。しかも、溶鋼過熱度の制御装置や凝固シェルの超音波振動装置を使用しないので、簡便な手段で鋳片に等軸晶を生成させることができる。
【００１４】
また本発明によれば、従来に比べて微細な等軸晶が増加するので、鋳片中央部のマクロ偏析が問題となる鋼種に本発明を適用すると、偏析が解消されて歩留り向上の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、連続鋳造機を模式的に示す断面図である。タンディッシュ（図示せず）から浸漬ノズル８を介して鋳型１に供給された溶鋼は、鋳型1と接触する面（すなわち鋳片の外周面）が冷却されて、凝固シェル５を形成する。鋳型１の下方には複数のサポートロール２が配設されており、サポートロール２の回転によって凝固シェル５を鋳型１から引き抜く。各サポートロール２の間には冷却ノズル３，４が配設され、冷却水を吹き付けることによって凝固シェル５をさらに冷却（いわゆる２次冷却）する。このようにして凝固シェル５は下方へ移動するにつれて厚さが増加する。なお、冷却ノズル３，４から冷却水を吹き付けて２次冷却を行なう領域を２次冷却帯という。
【００１６】
つまり２次冷却帯では、鋳片の外周に凝固シェル５が形成され、内部には未凝固溶鋼７が存在する。この未凝固溶鋼７が凝固する際に等軸晶の生成を促進するために、２次冷却帯に電磁攪拌装置６を配設して未凝固溶鋼７の電磁攪拌を行なう。電磁攪拌装置６を配設する位置は２次冷却帯であれば良いが、凝固シェル５の厚さが鋳片全体の厚さの１／４程度（片側）となる位置に配設するのが好ましい。
【００１７】
電磁攪拌を行なう直前に吹き付けられる冷却水が凝固シェル５に衝突する圧力（以下、衝突圧力という）は、所定の範囲に設定する必要がある。すなわち、電磁攪拌を行なう直前に冷却水が鋳片に衝突する衝突圧力Ｐ’が下記の (1)式を満足するようにし、その他の部位における冷却水の衝突圧力Ｐに比べて大きくなるように設定する。
【００１８】
Ｐ’≧3.92Ｎ／cm2                             ・・・ (1)
衝突圧力Ｐ’が3.92Ｎ／cm2 （＝0.4kgf／cm2 ）未満では、後述する冷却水の水滴によるウォーターハンマー現象が生じない。したがって、Ｐ’は (1)式を満足する必要がある。衝突圧力Ｐ’で冷却水を噴射する冷却ノズル４は、図１に示すように、電磁攪拌装置６の上端から上方に配設する。こうすることによって、電磁攪拌を行なう直前の鋳片に冷却水を衝突圧力Ｐ’で吹き付けることができる。
【００１９】
衝突圧力Ｐ’で冷却水を吹き付ける冷却ノズル４の個数は、特定の数値に限定せず、連続鋳造機の寸法や鋳造速度等に応じて適宜設定する。ただし、衝突圧力Ｐ’で冷却水を吹き付ける冷却ノズル４の最上段に位置する冷却ノズル４から電磁攪拌装置６の上端までの距離をＬ（ｍ）とすると、Ｌは下記の (2)式を満足するのが好ましい。
【００２０】
Ｌ≦２                                       ・・・ (2)
普通鋼の連続鋳造では、距離Ｌが１ｍ程度で等軸晶の生成を促進することは可能である。しかし距離Ｌが２ｍ超えると、電磁攪拌が強すぎて、ホワイトバンドと呼ばれる成分負偏析が発生しやすくなる。したがって、ステンレス鋼や電磁鋼板用鋼の連続鋳造では、距離Ｌは (2)式を満足するのが好ましい。
【００２１】
上記したような領域に設置する冷却ノズル４から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐ’は (1)式を満足する必要があるが、その他の部位の冷却ノズル３から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐは、特定の数値に限定しない。ただし、Ｐ’はＰの５倍以上とするのが好ましい。その理由は、衝突圧力Ｐ’を大きくすることによって、冷却水の水滴が凝固シェル５に衝突する衝撃（いわゆるウォーターハンマー現象）で凝固シェル５が振動し、成長する柱状晶の先端が切断されるからである。
【００２２】
衝突圧力Ｐ’の測定手段は、特定の装置に限定せず、従来から知られている種々の圧力センサーが使用できる。あるいは冷却ノズル４から吹き付ける冷却水の流量や流速，圧力等を用いて経験的に得られた計算式で衝突圧力Ｐ’を算出しても良い。たとえば、共立合金株式会社のデスケーリングノズルカタログには、下記の (3)，(4) 式が開示されている。
【００２３】
Ｐ’＝（γ／ｇ）×Ｑ×ＣV×（Ｖ／Ａ）        ・・・ (3)
Ｖ＝Ｃ×（２ｇｈ）1/2 
＝Ｃ×［（２ｇＰ）／（ρｇ）］1/2            ・・・ (4)
γ  ：比重量（＝1000kg／ｍ3 ）
ｇ  ：重力加速度（＝ 9.8ｍ／ｓ2 ）
ρ  ：密度（＝102kg-s2 ／ｍ4 ）
Ｐ’：衝突圧力（Ｐａ）
Ｑ  ：冷却ノズル１個あたりの水量（ｍ3 ／ｓ）
Ｖ  ：冷却ノズルから出た直後の流速（ｍ／ｓ）
ｈ  ：圧力水頭（ｍ）
ＣV  ：大気中の流速減速係数（＝0.85〜1.0 ）
Ａ  ：冷却ノズル断面積（＝πａｂ／４，ａ楕円長軸，ｂ楕円短軸）
Ｃ  ：流量係数（＝0.85）
これらの従来から知られている計算式を用いても良いし、あるいは連続鋳造機に固有の計算式を設定して良い。
【００２４】
以上に説明した条件で連続鋳造機を操業すると、電磁攪拌とウォーターハンマー現象の相乗効果によって、凝固シェル５で囲まれた溶鋼７が流動し、成長する柱状晶の先端が切断されて未凝固溶鋼７内を浮遊し、等軸晶が生成する核となる。こうして柱状晶の成長が抑制され、等軸晶の生成が促進される。しかも溶鋼過熱度が大きくなりすぎた場合や、鋳造速度が変動した場合でも、生成した等軸晶は溶解せず、安定して等軸晶が生成される。
【実施例】
【００２５】
図１に示す連続鋳造機を用いて、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格SUS430相当）と電磁鋼板用鋼（ＪＩＳ規格35A300相当）のスラブを製造した。タンディッシュ内の溶鋼過熱度は30〜35℃，鋳造速度は 1.1ｍ／min とした。鋳片（すなわちスラブ）の寸法は、いずれも幅1500mm，厚さ215mm とした。
【００２６】
電磁攪拌装置６の上端から距離Ｌ＝２ｍまでの領域の冷却ノズル４から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐ’を3.92〜9.02Ｎ／cm2 （すなわち0.40〜0.92 kgf／cm2 ）とし、その他の部位の冷却ノズル３から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐを 0.4〜0.8 Ｎ／cm2 とした。これを本発明法１〜４とする。
【００２７】
一方、比較法１〜２として、電磁攪拌装置６の上端から距離Ｌ＝２ｍの範囲の冷却ノズル４から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐ’を1.18〜2.35Ｎ／cm2 （すなわち0.12〜0.24 kgf／cm2 ）とし、その他の部位の冷却ノズル３から吹き付ける冷却水の衝突圧力Ｐを 0.4〜0.8 Ｎ／cm2 とした。
【００２８】
また従来法として、冷却ノズル４および冷却ノズル３から吹き付ける冷却水の衝突圧力を、すべて0.69Ｎ／cm2 とした。
【００２９】
これらの本発明法，比較法，従来法で得られた鋳片を硝酸でエッチングし、マクロ組織を観察し、等軸晶が生成した領域の厚さｔを測定した。電磁鋼板における等軸晶領域の厚さｔと鋳片の厚さ215mm との比を等軸晶率（％）として表１に示す。
【００３０】
【表１】
2005095967.tif 000003
【００３１】
表１から明らかなように、本発明法１〜４では等軸晶率が66〜78％であったのに対して、比較法１〜２および従来法では20〜24％であった。この表１に示した衝突圧力Ｐ’と等軸晶率との関係を図２に示す。
【００３２】
次いで、各鋳片に熱間圧延と冷間圧延を施して厚さ 0.8mmの鋼板とし、引張試験片（ＪＩＳ規格Z2201 に準拠した13Ｂ号試験片）を採取した。これらの試験片を用いて引張試験を行ない、リジングの発生の有無を目視で調査した。その結果、表１に示す通り、本発明法１〜４ではリジングは皆無であったが、比較法１〜２および従来法ではリジングが生じているのが認められた。ステンレス鋼においても表１と同様の結果が確認されている。
【００３３】
つまり、ステンレス鋼や電磁鋼板用鋼の連続鋳造において本発明を適用することによって、鋳片の等軸晶の生成を促進し、その鋳片から製造したステンレス鋼板や電磁鋼板を加工する際のリジングを防止できることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】連続鋳造機を模式的に示す断面図である。
【図２】衝突圧力Ｐ’と等軸晶率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  鋳型
２  サポートロール
３  冷却ノズル
４  衝突圧力Ｐ’で冷却水を吹き付ける冷却ノズル
５  凝固シェル
６  電磁攪拌装置
７  未凝固溶鋼
８  浸漬ノズル
【図１】
2005095967.tif 000004
【図２】
2005095967.tif 000005